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根据中国建筑节能协会发布的《中国建筑能耗研究报告(2023)》统计，2021年我国建筑全生命周期碳排放占全国碳排放总量的36.3%。因此，控制和降低建筑领域的碳排放，对于我国早日实现双碳目标有重要意义。超低能耗建筑是降低建筑领域碳排放的重要举措之一，通过多种低碳节能技术手段和措施，极大地降低建筑的能源消耗，从而减少碳排放。
为促进超低能耗建筑高质量发展，国家和各省市相继出台相关政策，并广泛建立超低能耗建筑示范项目，体现了国家在推动超低能耗建筑发展上从宏观到微观的重视。
国家政策
《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》（2021年），提出开展近零能耗建筑、近零碳排放等重大项目示范。
《关于推动城乡建设绿色发展的意见》（2021年），提出推动高质量绿色建筑规模化发展，大力推广超低能耗、近零能耗建筑，发展零碳建筑。
《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》（国发【2021】23号)，提出推动超低能耗建筑、低碳建筑规模化发展。
地方政策
《北京市建筑绿色发展条例》（2023年），要求推广超低能耗建筑，推动政府性资金参与投资建设的新建公共建筑优先执行超低能耗建筑标准。
《北京城市副中心建设国家绿色发展示范区实施方案》（2024年），提出大力推行绿色建筑和超低能耗建筑。加快推行超低能耗建筑和近零能耗建筑，在行政办公区等重点区域开展示范。
低碳策划
清华大学通州校区，即清华大学通州金融发展与人才培养基地项目，是北京城市副中心重点建设项目，也是清华大学推进“双一流”建设的重要支撑性项目。项目位于通州区宋庄镇，总用地面积22.65公顷，总建筑规模约46.7万平方米，预计总投资64.4亿元。该校区建成后，将充分发挥清华大学在金融领域科技创新及人才培养方面的优势，构建金融科技研究产学研合作平台和国际化高端人才培养基地。
充分响应国家“3060”碳达峰、碳中和目标，以及北京市、通州区的绿色低碳建设要求，在规划设计阶段，清华大学通州校区便将低碳理念融入其中，目标是打造绿色校园、人文校园、智慧校园。校区致力于实现整体低碳校园的目标，所有建筑达到国家绿色建筑三星级标准，六栋学生宿舍达到近零能耗建筑，千人报告厅达到零能耗建筑。为实现这些目标，遵循“被动优先、主动优化、可再生能源利用、同时兼顾全生命周期成本效益”的原则，制定了全面且系统的低碳技术措施。
为实现这些目标，设计团队与甲方及项目管理公司秉持"共策、共创、共赢"的理念，以超低能耗建筑目标为导向，突破传统设计边界。面对效果呈现与节能指标的平衡难题，三方通过建立"技术-成本-体验"三维协同机制。针对围护结构、可调节外遮阳等关键节点，甲方以前瞻性视野提供资源支持，管理公司以精细化统筹优化实施路径，设计团队则通过高性能幕墙体系及立面设计创新，在确保空间体验与立面美学的同时，项目以"零妥协"的态度实现了艺术性与可持续性的共生，为行业提供了多方协同驱动绿色创新的典范样本。
项目效果图
超低能耗建筑设计时应以降低能耗为目标，注重优化空间布局和能源供给方案。在总体规划和方案设计阶段结合北京当地的气候条件、自然资源等特点进行建筑的总体布局、朝向、体形系数、采光通风和室内空间布局的适应性设计。前期总体规划和方案设计越合理，建筑节能的潜力越大，超低能耗建筑技术越能发挥其最大效用。
超低能耗建筑技术应用次序和目标是被动优先，主动优化，保证良好的室内环境并最大限度地减少能源消耗。被动式技术包括自然采光和通风、高性能的保温系统、无热桥设计、整体气密性、遮阳设计等；主动式技术包括高效新风热回收系统、辅助供暖供冷系统、高效节能光源等。
解决方案
3.1 被动式建筑设计
3.1.1 建筑规划设计
项目规划布局合理，整个校园采用开放式的布局。在校园内部，西侧生活区的建筑南北向布局，保证了学员宿舍有良好的朝向和采光，符合北方的气候特点，同时两处生活区有各自独立的绿化院落和较短的后勤流线，为管理和后期运维提供了便利。
本项目各建筑体形简洁大方，宿舍外表系数均控制在1.0以下，千人报告厅体形系数为0.12。北京属于寒冷地区，外窗作为整个建筑的薄弱环节，对建筑冷热负荷影响很大，合理的窗墙比是减少建筑能耗的有效措施。本项目南向窗墙比控制在0.5以下，东、西向窗墙比控制在0.45以下。
通过建筑布局优化，合理地确定幕墙开口部分的面积与位置、门窗开启方式，形成良好的室内自然通风。项目设置透明外窗和幕墙，有效改善主要功能房间的天然采光效果。通过充分利用自然采光，减少室内灯具开启时间，在满足室内照明要求的前提下，降低照明能耗。
学生宿舍自然采光模拟结果
千人报告厅一层/二层自然采光模拟结果
3.1.2 高效围护结构设计
学生宿舍的外墙采用50mm真空绝热板保温，真空绝热板导热系数≤0.008W/(m·K)；屋面采用200mm挤塑聚苯板保温；玻璃幕墙采用三玻两腔双中空钢化Low-e玻璃（暖边），K值小于1.0W/m2·k，气密性8级、水密性6级。
学生宿舍陶砖墙
千人报告厅的外墙采用270mm岩棉保温；屋面采用250mm玻璃棉/岩棉保温；玻璃幕墙采用HS8+1.52PVB+HS8(双银Iow-e)+12Ar+TP10(单银Iow-e)+12Ar+HS8+1.52PVB+HS8双中空双夹胶超白玻璃，K值小于1.0W/m2·k，气密性4级。
千人报告厅玻璃幕墙系统
3.1.3 遮阳设计
学生宿舍南立面采用可调节卷帘外遮阳，东西立面采用中置遮阳。
千人报告厅东立面设置可调节百叶外遮阳，南立面和西立面采用建筑构件遮阳。东立面设置可调百叶遮阳，夏季阳百叶竖向关闭时，基本可以完全遮挡太阳辐射，减少夏季空调负荷。
学生宿舍南立面可调节卷帘外遮阳
千人报告厅东立面可调节百叶外遮阳
3.1.4 气密性及无热桥设计
采用严格的断热桥措施。外墙、屋面保温，女儿墙保温连续，女儿墙等凸出屋面的部分、穿墙管道管线的洞口设置25~50mm保温填充，采用断热桥锚栓，主次龙骨之间、其他固定支架等均设置隔热垫块等断热桥措施。
采用严格的气密性做法及施工措施，使气密层包围整个被动区域，确保建筑气密性达到N50≤0.6。主要气密材料包括大于15mm的抹灰层、气密薄膜等。砌块外墙进行15mm的抹灰形成气密层；对穿越屋面、外墙的管道、管线洞口室内粘贴防水隔汽膜，室外粘贴防水透气膜；并对于电管线盒区域采取可靠密封措施。
3.2 主动式能源系统
3.2.1 供暖供冷系统
学生宿舍夏季采用高效多联机空调系统供冷。冬季采用能源中心的地源热泵系统作为采暖热源，末端为散热器。
千人报告厅冷热源由能源中心提供，能源中心设置在本项目东北地块内。千人报告厅冷源由变频螺杆式冷水机组提供，热源由螺杆式地源热泵机组提供，均达到一级能效。
3.2.2 高效新风热回收系统
学生宿舍采用带全热回收功能的分散式新风换气机，全热回收效率不小于70%；空气净化装置对大于等于0.5μm细颗粒物的一次通过计数效率≥80%。
千人报告厅采用全空气机组，前端新风入口处设置全热回收机组，在冬夏季回收其冷热量，全热回收效率不小于70%；风机效率不小于80%；空调机组风机变频，根据室内负荷变化进行变频控制。
3.2.3 电气节能系统
本项目使用LED节能灯具，严格控制照明功率密度，功率密度均达到国家有关标准规定的目标值。公共照明、走廊、车库采用智能化照明控荆系统。建筑景观照明设置平时、一般节日及重大节日多种控制模式。
采用节能电梯和扶梯，电梯在无外部召唤且轿厢内一段时间无预置指令时，自动转为节能运行模式的功能；扶梯可实现自动感应启停。
设置远传计量及能源管理系统。系统将建筑物内的变配电、照明、电梯、空调、给水等能源使用状况实行集中监视、管理，实现建筑能耗在线监测和动态分析功能。
3.3 可再生能源应用
学生宿舍屋面不少于40%投影面积设置太阳能光伏板。千人报告厅利用屋面设置太阳能光伏板，铺设面积约3744m2，装机容量560 KWp。
屋面光伏板布置效果图
实施效果
经软件模拟计算，学生宿舍建筑综合节能率大于65.83%，建筑本体节能率大于46.93%，可再生能源利用率大于60%。千人报告厅建筑综合节能率达100%，建筑本体节能率达59.31%，可再生能源利用率达212%。
学生宿舍、千人报告厅于2024年4月13日分别获得中国建筑节能协会近零能耗建筑、零能耗建筑的设计阶段认证证书。
学生宿舍近零能耗建筑设计阶段证书
千人报告厅零能耗建筑设计阶段证书
本项目通过采用高性能围护结构、高效机电设备等，使得供暖空调照明系统能耗显著降低。屋面设置光伏发电系统，有效减少不可再生资源的消耗。经测算，学生宿舍年CO2减排量约352吨，千人报告厅通过设置屋面光伏发电系统实现自给自足，年CO2减排量约246吨，节能降碳效果显著。
本项目充分响应国家以及北京市的双碳政策，采取诸多高效节能措施，如真空绝热板、被动式门窗和幕墙、可调节外遮阳、高效冷机、新风热回收，节能灯具、屋面光伏发电系统、能耗监测系统等，符合超低能耗建筑技术发展趋势，具有突出的节能、环保效益，为高校建筑节能与低碳建设提供技术支撑和借鉴作用。
项目参与单位
建设单位：清华大学
管理公司：华润置地有限公司
方案设计：Gensler
设计单位：北京市建筑设计研究院有限公司
幕墙专项：同创金泰建筑技术有限公司
认证咨询：北京清华同衡规划设计研究院有限公司
施工单位：
北京城建集团有限责任公司
中建一局集团建设发展有限公司
北京建工集团有限责任公司
中铁建设集团有限公司
监理单位：
万宇国际工程咨询(北京)有限公司
北京希地环球建设工程顾问有限公司
北京诺士诚国际工程项目管理有限公司
北京华清技科工程管理有限公司
编辑/排版｜王淑芸
封面图/图片｜供稿部门
供稿｜清华同衡 绿色建筑与节能研究所（林波荣工作室）
